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      石墨刀具的特點(diǎn)

      時(shí)間:2019年05月21日 20:39
      刀具磨損是石墨電極加工中最重要的問題。磨損量不僅影響刀具損耗費(fèi)用、加工時(shí)間、加工質(zhì)量而且影響電極EDM加工工件材料的表面質(zhì)量是優(yōu)化高速加工的重要參數(shù)。石墨電極材料加工的主要刀具磨損區(qū)域?yàn)榍暗睹婧秃蟮睹?。在前刀面上刀具與破碎切屑區(qū)的沖擊接觸產(chǎn)生沖擊磨粒磨損沿工具表面滑動(dòng)的切屑產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦磨損。

      石墨電極與銅電極相比具有電極消耗小、加工速度快、機(jī)械加工性能好、加工精度高、熱變形小、重量輕、表面處理容易、耐高溫、加工溫度高、電極可粘結(jié)等優(yōu)點(diǎn)。盡管石墨是一種非常容易切削的材料但由于用作EDM電極的石墨材料必須具有足夠的強(qiáng)度以免在操作和EDM加工過程中受到破壞,同時(shí)電極形狀(薄壁、小圓角、銳變)等也對(duì)石墨電極的晶粒尺寸和強(qiáng)度提出較高的要求這導(dǎo)致在加工過程中石墨工件容易崩碎刀具容易磨損。
      影響刀具磨損的幾點(diǎn)事項(xiàng):
      1、刀具材料
      刀具材料是決定刀具切削性能的根本因素,對(duì)于加工效率、加工質(zhì)量、加工成本以及刀具耐用度影響很大。刀具材料越硬,其耐磨性越好,硬度越高,沖擊韌性越低,材料越脆。硬度和韌性是一對(duì)矛盾,也是刀具材料所應(yīng)克服的一個(gè)關(guān)鍵。對(duì)于石墨刀具,普通的TiAlN涂層可在選材上適當(dāng)選擇韌性相對(duì)較好一點(diǎn)的,也就是鈷含量稍高一點(diǎn)的,對(duì)于金剛石涂層石墨刀具,可在選材上適當(dāng)選擇硬度相對(duì)較好一點(diǎn)的,也就是鈷含量稍低一點(diǎn)的;
      2、刀具的幾何角度
      石墨刀具選擇合適的幾何角度,有助于減小刀具的振動(dòng),反過來,石墨工件也不容易崩缺, (1)前角,采用負(fù)前角加工石墨時(shí),刀具刃,強(qiáng)度較好,耐沖擊和摩擦的性能好,隨著負(fù)前角絕對(duì)值的減小,后刀面磨損面積變化不大,但總體呈減小趨勢(shì),采用正前角加工時(shí),隨著前角的增大,刀具刃口強(qiáng)度被削弱,反而導(dǎo)致后刀面磨損加劇。負(fù)前角加工時(shí),切削阻力大,增大了切削振動(dòng),采用大正前角加工時(shí),刀具磨損嚴(yán)重,切削振動(dòng)也較大。
           (1)后角,如果后角的增大,則刀具刃口強(qiáng)度降低,后刀面磨損面積逐漸增大。刀具后角過大后,切削振動(dòng)加強(qiáng)。
           (2)螺旋角,螺旋角較小時(shí),同一切削刃上同時(shí)切入石墨工件的刃長最長,切削阻力最大,刀具承受的切削沖擊力最大,因而刀具磨損、銑削力和切削振動(dòng)都是最大的。當(dāng)螺旋角去較大時(shí),銑削合力的方向偏離工件表面的程度大,石墨材料因崩碎而造成的切削沖擊加劇,因而刀具磨損、銑削力和切削振動(dòng)也都有所增大。因此,刀具角度變化對(duì)刀具磨損、銑削力和切削振動(dòng)的影響是前角、后角及螺旋角綜合產(chǎn)生的,所以在選擇方面一定要多加注意。
      通過對(duì)石墨材料的加工特性做了大量的科學(xué)測(cè)試,PARA刀具優(yōu)化了相關(guān)刀具的幾何角度,從而使得刀具的整體切削性能大大提高。

      3、刀具的涂層

      金剛石涂層刀具的硬度高、耐磨性好、摩擦系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)階段金剛石涂層是石墨加工刀具的最佳選擇,也最能體現(xiàn)石墨刀具優(yōu)越的使用性能,金剛石涂層的硬質(zhì)合金刀具的優(yōu)點(diǎn)是綜合了天然金剛石的硬度和硬質(zhì)合金的強(qiáng)度及斷裂韌性,但是在國內(nèi)金剛石涂層技術(shù)還處于起步階段,還有成本的投入都是很大的,所以金剛石涂層在近期不會(huì)有太大發(fā)展,不過我們可以在普通刀具的基礎(chǔ)上,優(yōu)化刀具的角度,選材等方面和改善普通涂層的結(jié)構(gòu),在某種程度上是可以在石墨加工當(dāng)中應(yīng)用的。

      金剛石涂層刀具和普通涂層刀具的幾何角度有本質(zhì)的區(qū)別,所以在設(shè)計(jì)金剛石涂層刀具時(shí),由于石墨加工的特殊性,其幾何角度可適當(dāng)放大,容削槽也變大,也不會(huì)降低其刀具鋒口的耐磨性,對(duì)于普通的TiAlN涂層,雖然比無涂層的刀具耐磨有顯著的提高,但比起金剛石涂層來說,在加工石墨時(shí)它的幾何角度應(yīng)適當(dāng)放小,以增加其耐磨性。

      對(duì)金剛石涂層來說,目前世界上眾多的涂層公司均投入大量的人力和物力來研究開發(fā)相關(guān)涂層技術(shù),但是至今為止,國外成熟而又經(jīng)濟(jì)的涂層公司僅僅限于歐洲,PARA作為一款優(yōu)秀的石墨加工刀具同樣采用目前世界最先進(jìn)的涂層技術(shù)對(duì)刀具進(jìn)行表面處理,以確保加工壽命的同時(shí),保證刀具的經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

      4、刀具刃口的強(qiáng)化

      技術(shù)總結(jié)石墨刀具的特點(diǎn)
      刀具刃口鈍化技術(shù)是一個(gè)還不被人們普遍重視,而又是十分重要的問題。金剛石砂輪刃磨后的硬質(zhì)合金刀具刃口,存在程度不同的微觀缺口(即微小崩刃與鋸口)。石墨高速切削加工刀具性能和穩(wěn)定性提出了更高的要求,特別是金剛石涂層刀具在涂層前必須經(jīng)過刀口的鈍化處理,才能保證涂層的牢固性和使用壽命。刀具鈍化目的就是解決上述刃磨后的刀具刃口微觀缺口的缺陷,使其鋒值減少或消除,達(dá)到圓滑平整,既鋒利堅(jiān)固又耐用的目的。

      5、刀具的機(jī)械加工條件

      選擇適當(dāng)?shù)募庸l件對(duì)于刀具的壽命有相當(dāng)大的影響。
           (1)切削方式(順銑和逆銑),順銑時(shí)的切削振動(dòng)小于逆銑的切削振動(dòng)。順銑時(shí)的刀具切入厚度從最大減小到零,刀具切入工件后不會(huì)出現(xiàn)因切不下切屑而造成的彈刀現(xiàn)象,工藝系統(tǒng)的剛性好,切削振動(dòng)小,逆銑時(shí),刀 具的切入厚度從零增加到最大,刀具切入初期因切削厚度薄將在工件表面劃擦一段路徑,此時(shí)刃口如果遇到石墨材料中的硬質(zhì)點(diǎn)或殘留在工件表面的切屑顆粒,都將引起刀具的彈刀或顫振,因此逆銑的切削振動(dòng)大,;
            (2)吹氣(或吸塵),和浸漬電火花液加工,及時(shí)清理工件表面的石墨粉塵,有利于減小刀具二次磨損,延長刀具的使用壽命,減少石墨粉塵對(duì)機(jī)床絲杠和導(dǎo)軌的影響;
            (3)選擇合適的高轉(zhuǎn)速及相應(yīng)的大進(jìn)給量。
      綜述以上幾點(diǎn),刀具的材料、幾何角度、涂層、刃口的強(qiáng)化及機(jī)械加工條件,在刀具的使用壽命中扮演者不同的角色,缺一不可,相輔相成的。一把好的石墨刀具,應(yīng)具備流暢的石墨粉排屑槽、長的使用壽命、能夠深雕刻加工、能節(jié)約加工成本。


        
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